Bij massa-extincties denken we vooral aan het einde van het dinotijdperk, maar er zijn meer momenten in de geschiedenis geweest waarop het grootste deel van de soorten het loodje legde. Dat gebeurde onder meer aan het eind van het Devoon. En ook van die extinctie is de oorzaak onderwerp van debat.
Het Devoon, dat duurde van ongeveer 420 tot 360 miljoen jaar geleden, wordt ook wel het tijdperk van de vissen genoemd. Het was relatief warm en de zeespiegel was hoog. In die tijd vormden zich uit de vissen de eerste landdieren, de amfibieën. Ook ontstonden toen de eerste zaaddragende planten, die al snel uitgroeiden tot grote bossen op de continenten van Gondwana, een supercontinent op het zuidelijk halfrond waar het huidige Antarctica, Zuid-Amerika, Afrika, India toebehoorden en het noordelijker gelegen Laurussië.
Te weinig zuurstof
Maar een gigantische massa-extinctie aan het eind van dit tijdperk maakte een einde aan al dit ontluikende leven: 75 procent van de soorten stierf uit. Het was tot nu toe onduidelijk hoe dat kon gebeuren. Sommige wetenschappers meenden dat enorme vulkaanuitbarstingen de oorzaak waren, waardoor de planeet afkoelde. Anderen stellen dat zuurstofarme oceanen door de plotse opkomst van de landplanten de oorzaak was.
Een nieuwe studie komt nu tot de conclusie dat beide factoren een rol spelen en wijst op de klimaatomslagpunten, waar de Aarde mogelijk binnenkort mee te maken krijgt. Het is voor het eerst dat onderzoekers deze twee concurrerende theorieën over de massa-extinctie samenvoegen. Het komt er kortgezegd op neer dat zowel het enorme vulkanisme als het gebrek aan zuurstof in de oceanen, nodig was om de massa-extinctie te kunnen laten plaatsvinden.
Dode algen
Doordat het aantal planten zo hard toenam, gebeurde er een aantal dingen. Zo zorgde de fotosynthese ervoor dat er heel veel CO2 uit de lucht werd gehaald en de Aarde afkoelde. Ook maakten de plantenwortels gesteenten los, waardoor er meer voedingsstoffen in de oceanen stroomden. Daardoor ontstond een enorme algenbloei, waar een aantal soorten niet tegen kon. Als die algen doodgingen, zakten ze bovendien naar de bodem. Voor de afbraak van algenresten is zuurstof nodig, waardoor er op de zeebodem een zuurstoftekort ontstond.
Nieuw model
“De sleutel om deze puzzel op te lossen was de identificatie en integratie van de timing en de omvang van de geochemische signalen die we hebben vastgesteld met behulp van een nieuw wereldwijd model”, legt onderzoeker Gabriel Filippelli uit van de Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPIU). “Dit model onthulde dat de enorme toename van voedingsstoffen in de oceaan kon leiden tot een substantiële uitsterving van soorten in de zee, maar de lange duur van de extinctie vereist beide factoren – de evolutie van boomwortels en vulkanisme – om de omstandigheden in het water, die toxisch waren voor organismen, lang genoeg te laten duren.”
De diepte in
De wetenschappers doken letterlijk diep in de materie door honderden monsters te verzamelen op verschillende continenten. Zo gingen ze bijvoorbeeld naar Ymer-eiland in het oosten van Groenland, waar zich een van de oudste gesteenten van de planeet bevindt. “Met de geochemische modellen konden we de relatieve invloed aantonen van planten en vulkanen als triggers van de massa-extinctie. Onze analyse maakt duidelijk dat deze factoren veel meer samen van invloed zijn en dat het niet óf-óf is”, aldus onderzoeker William Gilhooly.
Gelijkenissen met nu
De conclusie geeft stof tot nadenken. Tijdens het Devoon hadden nieuwe biologische ontwikkelingen op land negatieve gevolgen voor het leven in de oceaan. Tegenwoordig komen er resten van kunstmest in de oceanen terecht. Samen met de opwarming door gebruik van fossiele brandstoffen, gaat zo het zuurstofniveau in het water omlaag. Eerder zorgde een soortgelijk scenario in het Late Devoon voor catastrofale uitkomsten, aldus de onderzoekers.
“Tijdens de hele geschiedenis van de Aarde zijn er allerlei biologische ontwikkelingen en geologische gebeurtenissen geweest die de biodiversiteit en het klimaat compleet hebben veranderd in de oceanen en op het land”, zegt Gilhooly. “In het Devoon leidde een nieuwe biologische strategie op land tot een negatieve impact op het leven in de oceaan. Dit is een ontnuchterende observatie als je het in de context plaatst van de huidige klimaatverandering door menselijke activiteit. We kunnen nog veel leren van de geschiedenis van de Aarde, wat ons kan helpen om strategieën te bedenken om in de toekomst omslagpunten te vermijden.”
